СПОСОБ СТРЕЛЬБЫ БОЕВОЙ МАШИНЫ ПО ВОЗДУШНОЙ ЦЕЛИ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Российский патент 2003 года по МПК F41H7/02 F41G5/14 F41G3/06 

Изобретение относится к области вооружения и военной техники, в частности к защите боевой машины (БМ) от средств воздушного нападения (CВH), например, с помощью пулеметных (пушечных) установок.

Известен способ стрельбы БМ, заключающийся в обнаружении и опознавании цели, захвате цели на сопровождение, сопровождении цели прицельно-навигационной системой с выдачей необходимых параметров в бортовой вычислитель, определении угловных поправок стрельбы соответственно в вертикальном и горизонтальном каналах α и β из соотношений
α^* = α_o(Д_у),
β^* = ω_цτ-z,
α = α^*-βsinγ,
β = β^*+αsinγ,
Д_у = Д_у(Д, ΔT_з, ΔV_o, ΔT_в, ΔH),
где α_o - угол прицеливания,
β - угол упреждения,
γ - угол крена,
ω_ц - относительная угловая скорость движения цели в горизонтальной плоскости,
z - поправка на деривацию,
Д_y, Д - соответственно упрежденная и текущая дальность до цели,
τ - полетное время снаряда,
ΔT_з, ΔТ_в, ΔН - отклонения соответственно температуры заряда, температуры воздуха и давления от нормального,
ΔV_Д - отклонение начальной скорости снаряда от номинального значения,
отработке этих поправок силовыми приводами пулеметной (пушечной) установки (ПУ) и стрельбе по цели /1/.

Для реализации этого способа на ВМ существует подсистема, включающая прицельно-навигационную систему, бортовой аналоговый вычислитель, силовые приводы, пулеметную (пушечную) установку /2/.

Недостатком этого способа и реализующей его системы является большая систематическая ошибка при стрельбе по скоростным, в частности воздушным, целям, обусловленная неучетом в стрельбовом алгоритме угловой скорости линии визирования в вертикальной плоскости, неучетом скорости сближения с целью, см. фиг.1 Кроме того, при существующей приборной реализации прицелов, в частности прицела 1К 13-2/2/, сопроводительная стрельба в ближней зоне невозможна из-за ограничений по угловой скорости линии визирования (ω_max = 3-6^°/c) и ограничения по углу прокачки линии визирования в вертикальной плоскости (ε<30^o).

Существует также способ стрельбы по высокоскоростным целям, заключающийся в обнаружении и опознавании цели, взятии ее на сопровождение, сопровождении и определении скорости сближения цели с носителем, вычислении абсолютной начальной скорости снаряда V₀₁ из математического выражения, нахождении полетного времени снаряда t_пол и упрежденной дальности Д_y из математических выражений, определении угловых поправок стрельбы из математических выражений /3/.

Известна система огневой защиты, которая содержит обзорно-прицельную, навигационную системы, бортовую вычислительную систему, а также силовые приводы и пулеметную (пушечную)установку /3/.

Недостатком этого способа и реализующей его системы является необходимость иметь развернутый полный состав системы управления (СУ) с высокими точностными характеристиками входящей в нее датчиковой аппаратуры, современный быстродействующий цифровой процессор. Предъявленные требования могут быть выполнены при существенных материальных и временных затратах, т.е. на перспективных БМ нового поколения.

Поэтому наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ защиты БМ от воздушных целей, включающий обнаружение, определение по ее типу скорости V_ц, определение ракурса цели и опознавание цели, выбор ракурсного кольца, соответствующего данной цели, совмещение с помощью пульта управления изображения цели с выбранным ракурсным кольцом с одновременным направлением движения изображения цели внутрь кольца (к перекрестию), нажатие кнопки стрельбы на пульте управления при одновременном удержании точки наведения на цели, стрельбу /6/.

Для реализации этого способа на БМ, в частности танках БМП-3, существует подсистема вооружение, включающая прицельно-навигационную систему, включающую в том числе ракурсный прицел, прицел-прибор наводчика(ППН), дальномер, а также оператора-наводчика с пультом управления наводчика(ПУН), первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым-вторым входами силовых приводов, выходы которых соединены с пушечной или пулеметной установкой /6, 2/.

Недостатком приведенного способа и реализующей его системы является низкая эффективность стрельбы по скоростным воздушным целям, обусловленная в первую очередь большими погрешностями глазомерного способа определения ракурсной скорости цели, осреднением дальности стрельбы.

Задачей предлагаемого способа и реализующей его системы является повышение эффективности стрельбы БМ по скоростной воздушной цели путем повышения точности стрельбы.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе стрельбы БМ по воздушной цели, включающем обнаружение и опознавание цели, выбор соответствующего ракурсного кольца в зависимости от скорости и ракурса цели, совмещение с помощью пульта управления изображения цели с выбранным ракурсным кольцом с одновременным направлением движения изображения цели внутрь кольца, нажатие кнопки стрельбы на пульте управления при одновременном удержании точки наведения на цели, стрельбу, согласно изобретению перед выбором ракурсного кольца сопровождают цель, снимая сигналы угловой скорости ω_zд, ω_уд с датчиков угловой скорости и дальности до цели Д с дальномера, входящих в прицельно-навигационную систему БM, а непосредственно после снятия сигнала о дальности определяют ракурсную скорость цели V_ц ^r из соотношения

где ω_zд, ω_уд - угловая скорость линии визирования соответственно в вертикальном и горизонтальном каналах
и выбирают положение точки наведения с учетом вычисляемой величины V_ц ^r.

Поставленная задача решается также тем, что движение изображения цели направляют к пересечению горизонтального штриха, соответствующего дальности стрельбы Д_стр с вертикальной осью, при этом Д_стр определяют из соотношений

t_пол=t_пол(Д_стр),
где Д(t_n) - последняя измеренная дальность,
Д(t_n) - предпоследняя измеренная дальность,
t - текущее время,
t_пол - полетное время,
t_n, t_n-T - время соответственно последнего и предпоследнего замера дальности.

Поставленная задача решается также тем, что в известном способе стрельбы БМ по воздушной цели, включающем обнаружение и опознавание цели, выбор соответствующего ракурсного кольца в зависимости от скорости и ракурса цели, совмещение с помощью пульта управления изображения цели с выбранным ракурсным кольцом с одновременным направлением движения изображения цели внутрь кольца, нажатие кнопки стрельбы на пульте управления при одновременном удержании точки наведения на цели, стрельбу согласно изобретению после обнаружения и опознавания цели, сопровождают цель перекрестием ракурсного прицела, снимая сигналы угловой скорости ω_zд, ω_уд c датчиков угловой скорости и дальности до цели Д с дальномера, входящих в прицельно-навигационную систему БМ, и при этом определяют текущую ракурсную скорость V_ц ^r(t) из соотношений


где t_п, t_п-1 - время последнего и предпоследнего замера дальности,
ω_zд(t), ω_уд(t) - угловая скорость линии визирования соответственно в вертикальном и горизонтальном каналах в момент последнего замера дальности t_п,
Д(t_п) - дальность до цели в момент последнего замера дальности t_п,
t - текущее время,
(V_ц ^r)_п, (V_ц ^r)_п-1 - ракурсная скорость в момент последнего и предпоследнего замера дальности,
за время t_пер, необходимое для переброса оружия на угол упреждения, до начала стрельба заканчивают сопровождение цели перекрестием прицела и выводят изображение цели на ракурсное кольцо, соответствующее V_ц ^r(t), а при стрельбе удерживают на нем.

Поставленная задача решается также тем, что в известном способе стрельбы БМ по воздушной цели, включающем обнаружение и опознавание цели, выбор соответствующего ракурсного кольца в зависимости от скорости и ракурса цели, совмещение с помощью пульта управления изображения цели с выбранным ракурсным кольцом с одновременным направлением движения изображения цели внутрь кольца, нажатие кнопки стрельбы на пульте управления при одновременным удержании точки наведения на цели, стрельбу, согласие изобретению после обнаружения и опознавания цели вначале сопровождают цель перекрестием ракурсного прицела, снимая сигналы угловой скорости ω_zд, ω_уд с датчиков угловой скорости и дальности до цели Д с дальномера, входящих в прицельно-навигационную систему БМ, и определяют скорость цели V_ц из соотношений


где дальность сближения цели с носителем,
Д(t_п), Д(t_п-1) - дальность до цели соответственно при последнем и предпоследнем замере,
а перед стрельбой и во время стрельбы замеряют только дальность до цели и определяют ракурсную скорость V_ц ^r из соотношений

где скорость сближения определяют с помощью дифференцирующе-сглаживающего фильтра по замерам дальности.

Поставленная задача решается также тем, что в известную систему стрельбы БМ по воздушной цели, содержащую прицельно-навигационную систему, включающую в себя в том числе ракурсный прицел, прицел-прибор наводчика (ППН), дальномер, а также оператора-наводчика с пультом управления наводчика (ПУН), первый-второй выходы которого соединены соответственно с первым-вторым входами силовых приводов, первый-второй выходы которых соединены с пушечной или пулеметной установкой, согласно изобретению дополнительно введены вычислитель и индикатор V_ц ^r и Д_стр, при этом первый-третий входы вычислителя соединены с выходами прицельно-навигационной системы, а его выход соединен со входом индикатора, выход которого соединен с ракурсным прицелом.

Именно организованная таким образом стрельба с помощью предлагаемой системы обеспечивает согласно способу наиболее высокую эффективность стрельбы по воздушной цели при существующих в настоящее время структуре СУ и точностных характеристиках входящей в нее датчиковой аппаратуры и тем самым достижение цели изобретения. Это позволяет сделать вывод о том, что заявляемые изобретения связаны между собой единым изобретательским замыслом.

Сопоставительный анализ заявляемых решений с прототипами показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что перед выбором точки наведения на ракурсном кольце некоторое время, а, по возможности, и потом в процессе наведения, сопровождают цель, снимая сигналы угловой скорости ω_zд, ω_уд с датчиков угловой скорости и дальности с дальномера, входящих в прицельно-навигационную систему БМ, а непосредственно после снятия сигнала о дальности определяют ракурсную скорость V_ц ^r из соотношения

где ω_zд, ω_уд - угловая скорость линии визирования соответственно в вертикальном и горизонтальном канале в момент замера дальности, и выбирают положение точки прицеливания внутри ракурсного кольца с учетом вычисляемой величины V_ц ^r.

Таким образом, благодаря организованной таким образом "подсказке", оператор-наводчик более точно определяет значение параметра V_ц ^r, вносящего определяющий вклад в суммарную ошибку стрельбы, см. фиг.2.

Известно, например из /4-6/, что при стрельбе по ракурсным кольцам величину ракурсной скорости цели, как правило, определяют на глаз, сообразуясь с типом самолета и его видимым положением в пространстве. При этом при определении скорости цели по типу самолета срединные ошибки получаются порядка 10-15% оцениваемой скорости, а срединные ошибки глазомерного определения курсового угла и угла наклона цели к горизонту составляют 3-6% /4/.

Объяснить вышеприведенные значения ошибок можно из следующих соображений. При стрельбе по самолету невозможно измерять скорость цели. Поэтому, учитывая тип самолета, по шкале прицела устанавливают некоторую заданную скорость цели. Возникающая разность заданной и действительной скорости цели и является определяющей ошибкой, при этом по характеру своему она относится к групповым ошибкам.

При определении ракурса самолета наводчик в состоянии запомнить ограниченное число разных положений самолета. Практически оказывается возможным определить ракурс с точностью до 1/8. Поэтому задаются рядом значений ракурсов, кратных 1/4.

Кроме того, наводчику приходится выбирать визирную точку внутри кольца так, чтобы цель казалась перемещающейся к его центру.

Следует заметить также, что, выполняя прицеливание по самолету, наводчик не имеет фиксированной визирной точки, а совмещает с целью некоторую воображаемую точку, выбранную исходя из вышеприведенных соображений. Это приводит, соответственно, к большим ошибкам наводки.

Таким образом, основными причинами ошибок при стрельбе по ракурсным кольцам являются
- ошибки определения текущих координат цели,
- ошибки определения параметров движения цели,
- ошибки определения и учета баллистических и метеорологических условий стрельбы,
- несоответствия, гипотезы реальному движению цели,
- техническое рассеяние снарядов (пуль),
- ошибки определения геометрических упрежденных координат цели прицелом.

В таблице приведены состав и уровни первичных ошибок при стрельбе по цели типа штурмовик А-10 с использованием ракурсного прицела.

На фиг.2 приведены зависимости составляющих и суммарной ошибки стрельбы от курсовой дальности Д_к.

Анализ данных, приведенных в таблице и на фиг.2, показывает, что при стрельбе по воздушной цели типа штурмовик А-10, летящей со скоростью V_ц=150 м/с, определяющий вклад в суммарную ошибку стрельбы вносят ошибки определения параметров движения цели и, прежде всего, ошибки определения ракурсной скорости V_ц ^r, затем ошибки наводки.

На фиг.3 представлена схема, иллюстрирующая вывод предлагаемой для расчета V_ц ^r зависимости (1).

В общем случае в абсолютной системе координат вектор скорости цели может быть представлен в виде суммы двух векторов: вектора скорости носителя и вектора относительной скорости цели

А относительная скорость цели определяется через измеряемые параметры: угловые скорости линии визирования в прицельной системе координат ω_уд, ω_zд дальность Д.

Из фиг. 3 следует, что проекции на оси прицельной системы координат X_ДУ_ДZ_Д равны



где составляющие относительной скорости цели в плоскости, перпендикулярной вектору дальности
составляющая относительной скорости цели или ее проекция на
скорость сближения носителя с целью,
единичные векторы (орты), направленные по соответствующим осям прицельной системы координат X_ДУ_ДZ_Д.

По определению, ракурсная скорость есть произведение скорости цели V_ц на синус пространственного угла между векторами
V_ц ^r=V_цsinq.

C другой стороны

Тогда модуль

В нашем случае при стрельбе по скоростным воздушным целям с БМ рассматриваемого класса (БМП, танки, БТР и т.п.)
V₁<V_ц
Оценим точность определения ракурсной скорости V_ц ^r по зависимости (1).

Используя метод линеаризации функции нескольких случайных аргументов, можно записать

Откуда после преобразований получаем

Проведенная расчетная оценка величины на различных относительных траекториях цели при реализуемых в настоящее время точностях определения дальности σ_д и угловых скоростей линии визирования свидетельствует о том, что определяющий вклад в вносит точность определения дальности σ_д

Таким образом, в рассматриваемом случае
При V_ц=150 м/с т.е. ~ в 5-7 раз ниже, чем при глазомерном способе, см. таблицу.

Следует заметить, что при расчете по известным методикам учитывается и точность округления V_ц ^r, определяемая частотой нарезки шкалы ракурсных колец

где l_g - расстояние между соседними шкалами.

Поэтому для реализации предлагаемого способа необходимо соответственно сделать сетку шкалы более частой (в 3-5 раз) или подсветить нужное ракурсное кольцо.

Т.о. учет "подсказки" по V_ц ^r приводит к повышению эффективности стрельбы по скоростной воздушной цели.

На фиг. 4 приведены зависимости вероятности поражения очередью самолета А-10 (V_ц=150 м/с) при пролете его на различных параметрах р и высотах Н (р= 100 м, Н=100 м; р=200 м, Н=200 м). Стрельба ведется односекундными очередями при односекундных перерывах между ними, N=350 в/мин. Средненеобходимое число попаданий составляет в зависимости от угла подхода снаряда к цели ω=6,0-10,8.

Накопленная за пролет вероятность поражения цели W_Σ четырьмя очередями по шесть выстрелов составляет при рассматриваемых пролетах цели W_Σ = 0,01-0,04 при использовании прицела с ракурсными кольцами и сводится, по существу, к вероятности поражения последней очередью.

При введении "подсказки" по V_ц ^r накопленная вероятность поражения цели возрастает до W_Σ = 0,11-0,12.
Для повышения эффективности стрельбы возможно сосредоточение огня по одной цели несколькими БМ. Тогда, например, при стрельбе из 3-х БМП-3 (взвод) эффективность может быть доведена соответственно до W_Σ = 0,1-0,12 (ракурсный прицел) и до W_Σ = 0,3-0,33 ("с подсказкой" по V_ц ^r).

Существующие ракурсные прицелы рассчитаны, как правило, на некоторую среднюю дальность стрельбы Д_ср. Так, в прицеле IПЗ-10 центр ракурсных колец смещен относительно нулевого положения оптической линии визирования вниз на величину, соответствующую углу 31^/, что соответствует стрельбе из пушки 2 А 72 на дальности Д=1500 м при угле места ε=45^o.

Другими словами, вводится некоторый осредненный угол прицеливания, соответствующий Д= 1500 м и ε=45^o. За счет этого возникает систематическая ошибка по дальности ΔДсистΣ

ΔД_Σ = ΔД^сист+σ_д,
ΔД^сист = (Д-Д_ср)|_ε=0+ΔД_Δε
где Д - текущая дальность стрельбы до цели,
Д_ср - осредненная дальность стрельбы (в IПЗ-10 Д_ср=1500 м),
ΔД_Δε - погрешность в дальности стрельбы из-за осреднения угла места (в IПЗ-10 ε=45^o)
σ_д - случайная ошибка дальнометрирования,
ΔД_Δε = Д_ε-Д|_ε=45°
Диапазон изменения дальности стрельбы Д=0-4 км, т.е. ΔД^max=4000-1500= 2500 м. Тогда систематическая ошибка по углу прицеливания может достигать на Д=4000 м
Δα = α|_д=4000-α|_д=1500 = 82-12 = 70 мрад.
На малых дальностях, например Д=500 м
Δα = α|_д=500-α|_д=1500 ≈ -9 мрад.
Для сравнения, систематическая ошибка из-за осреднения угла места на Д= 1500 м составляет при ε=60^o.

Δα = α|_ε=60-α|_ε=45 = 12 мрад.
Вышеприведенные рассуждения свидетельствуют в пользу хотя бы грубого учета дальности стрельбы при оценке угла прицеливания, что и предлагается в способе по п.2 формулы изобретения.

Поэтому движение изображения цели следует направлять к пересечению горизонтального штриха, соответствующего дальности стрельбы Д_стр, с вертикальной осью, при этом Д_стр определяется из соотношения

t_пол=t_пол (Д_стр),
где Д(t_n) - последняя измеренная дальность,
Д(t_n-1) - предпоследняя измеренная дальность,
t - текущее время,
t_пол(Д_стр) - зависимость полетного времени от дальности стрельбы.

В пользу предложенного способа говорит и то, что наведение цели оператором осуществляется в существенно меньшем диапазоне, точнее, идет подкорректирование положения изображения цели внутри ракурсного кольца в меньшей окрестности. В связи с этим предъявляются меньшие требования к опытности оператора.

Таким образом, используя уже имеющуюся в прицельно-навигационной системе современных БМ информацию об угловых скоростях линии визирования и дальности до цели, без значительных конструкторских доработок СУ мы имеем возможность повысить эффективность зенитной стрельбы в 2,5-3 раза ("подсказка" по V_ц ^r) и в 3-5 раз ("подсказка" по V_ц ^r и Д_стр).

Вариант способа стрельбы (п. 3 формулы изобретения) отличается от известного тем, что после обнаружения и опознавания цели сопровождают ее перекрестием прицела (не вводя углы упреждения), снимая сигналы угловой скорости непосредственно линии визирования ω_zд, ω_уд с датчиков угловой скорости и дальности до цели Д с дальномера, входящих в прицельно-навигационную систему БМ, и при этом, учитывая дискретность дальнометрированля, определяют непрерывно ракурсную скорость V_ц ^r (t), прогнозируя ее в моменты времени между замерами, из соотношений


где t_п, t_п-1 - время последнего и предпоследнего замера дальности,
ω_уд(t_п), ω_zд(t_п) - угловая скорость линии визирования соответственно в вертикальном и горизонтальном каналах в момент последнего замера дальности t_п
t - текущее время,
(V_ц ^r)_п, (V_ц ^r)_п-1, - ракурсная скорость в момент последнего и предпоследнего замера дальности.

Перед началом стрельбы прекращают сопровождение цели перекрестием прицела, перебрасывают оружие на требуемые углы упреждения.

На ракурсном прицеле это отображается перемещением изображения цели из перекрестия прицела на требуемое ракурсное кольцо (V_ц ^r (t)).

Далее при стрельбе могут быть использованы два варианта:
1. На вычислитель продолжает поступать прицельная информация о ω_уд, ω_zд и Д и с учетом ее стволы постоянно разворачиваются в упрежденную точку. Однако в этом случае из прицельно-навигационной системы будет поступать угловая скорость не линии визирования, а линии выстрела (см. стр. 21-23 /2/), т.е. накапливается некоторая систематическая ошибка. Кроме того, в некоторых БМ, например БМП -3, возникнут сложности и при дальнометрировании (лазерный дальномер закреплен на стволе).

2. В момент начала отработки угла упреждения стволами оружия осуществляется переход на инерционное сопровождение в соответствии, например, с вышеприведенными зависимостями (2) и (3). Вместо (2) может быть использована при необходимости и другая зависимость с учетом производных более высокого порядка.

Другими словами, в момент t_п размыкаются первый-четвертый входы вычислителя, см. фиг.6, а для определения V_ц ^r (t) используется ранее накопленная информация в соответствии, например, с (2).

Вариант способа стрельбы (п.4 формулы изобретения) отличается от известного тем, что после обнаружения и опознавания цели вначале сопровождают цель перекрестием ракурсного прицела, снимая сигналы угловой скорости ω_уд, ω_zд с датчиков угловой скорости и дальности до цели Д с дальномера, входящих в прицельно-навигационную систему БМ, и определяют скорость цели V_ц из соотношений


где скорость сближения цели с носителем,
Д(t_п), Д(t_п-1) - дальность до цели соответственно при последнем и предпоследнем замере.

Обоснование зависимости (4) приведено выше на стр. 12-13 описания изобретения и фиг.3.

Допустимость использования в общем случае приближенной зависимости (5) подтверждается приведенными на фиг. 5 кривыми - зависимостями ракурсной скорости V_ц ^r от курсовой дальности Д_k.

Как следует из фиг.5, в начале сопровождения на курсовых дальностях Д_k= 2,5-4 км ракурсная скорость и, соответственно, изменяются по линейной зависимости, в особенности на характерных для зенитной стрельбы БМ малых параметрах и пролетах (р=100 м, Н=100 м; р=200 м, Н=200 м) и при неманеврирующих целях.

Кроме того, на больших дальностях и ошибки определения угловых скоростей еще невелики ω_уд,zд ≈ 0,01•ω_уд,zд.
Таким образом, с достаточно высокой точностью можно восстановить скорость цели V_ц по нескольким замерам Д, ω_уд, ω_zд.
А перед стрельбой и во время стрельбы замеряют только дальность до цели Д и определяют ракурсную скорость V_ц ^r из соотношения

где скорость сближения определяют с помощью дифференцирующе-сглаживающего фильтра по нескольким (в зависимости от порядка дифференцирующе-сглаживающего фильтра) последним замерам дальности, см. /7/.

В ходе исследований, в частности в /7/, выявлено, что наиболее рационально в рассматриваемых условиях для определения использовать дифференцирующе-сглаживающий фильтр 2-го порядка и апериодический сглаживающий фильтр


при начальных условиях
где соответственно несглаженная и сглаженная скорость сближения, м/с,
b - коэффициент сглаживания, б/р,
L - число точек между выборками,
T_н - время наблюдения, с
Анализ известных способов стрельбы по воздушным целям в данной области техники не позволил выявить в них совокупность признаков, отличающих заявляемые решения от прототипов.

Отдельные операции, входящие в заявляемый способ, широко известны. Однако при их введении в способ в указанной последовательности (связи)по предлагаемым соотношениям достигается желаемый эффект - повышение эффективности стрельбы БМ по скоростной воздушной цели.

При изучении технических решений в других областях техники признаки, отличающие заявляемое изобретение - систему стрельбы БМ по воздушной цели от прототипа, также не были выявлены.

Это позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемых решений критериям новизны и изобретательского уровня.

На фиг. 1 представлена систематическая ошибка, возникающая при стрельбе по воздушной цели (V_ц=200 м/с, р=500 м, Н=500 м) основным прицелом наводчика IК13-2 (БМП-3) в системе координат носителя. (Цифрами на траектории помечена соответствующая курсовая дальность).

На фиг.2 приведены зависимости составляющих и суммарной ошибки стрельбы от курсовой дальности Д_к.

На фиг.3 показаны векторы скоростей цели и носителя, разложение вектора скорости цели на составляющие в прицельной системе координат X_ДY_ДZ_Д.

На фиг. 4 показаны зависимости вероятности поражения цели очередью (n=6 выстр. ) цели типа штурмовик А-10 от курсовой дальности Д_к при различных пролетах цели (р, Н) при стрельбе с помощью ракурсного прицела (сплошная линия) и с использованием заявляемого способа (с "подсказкой" по V_ц ^r, пунктирная линия).

На фиг. 5 представлены зависимости ракурсной скорости V_ц ^r от курсовой дальности Д_к при различных параметрах и высотах пролета цели.

На фиг. 6 представлена функциональная схема системы стрельбы БМ по воздушной цели.

Для подтверждения технической реализуемости заявляемого способа (и системы) ниже приведен пример работы.

При появлении воздушной цели и принятии решения об ее обстреле оператор-наводчик сопровождает цель перекрестием ракурсного прицела ППБ-2, используя пульт управления наводчика (ПУН).

В это время параллельно основной прицел наводчика IК13-2 синхронно отслеживает визирную линию. При необходимости начало сопровождения может осуществляться основным прицелом наводчика IKI3-2. B БМП-3 оба прицела расположены в пределах поворота головы оператора и управляется с одного ПУНа.

С прицельно-навигационной системы, например с основного прицела наводчика IК13-2, снимаются непрерывные сигналы об угловых скоростях ω_уд, ω_zд линии визирования, а с лазерного дальномера - дискретные замеры дальности Д.

Сигналы ω_уд, ω_zд и Д поступают на входы специального локального вычислителя, где производится расчет ракурсной скорости V_ц ^r и дальности стрельбы Д_стр из соотношений

где ω_zд, ω_уд - угловая скорость линии визирования соответственно в вертикальном и горизонтальном каналах (в момент замера дальности),
Д - дальность до цели,

t_пол=t_пол(Д_стр),
где Д(t_п), Д(t_п-1) - дальность соответственно последнего t_п и предпоследнего t_п-1 замера,
t - текущее время,
t_пол(Д_стр) зависимость полетного времени снаряда от дальности стрельбы.

При этом зависимость t_пол(Д_стр) заводится в вычислитель предварительно для соответствующих баллистик снарядов.

Сигналы о V_ц ^r и Д_стр высвечиваются на индикаторе, расположенном в поле зрения оператора-наводчика. По этой информации оператор с помощью ПУНа устанавливает изображение цели внутри соответствующего ракурсного кольца, направляя вектор изображения цели на пересечение вертикальной шкалы с соответствующей дальности стрельбы горизонтальной меткой на ней.

Осуществляет это оператор движением корпуса прибора (ПУНа) и его рукояток. При этом с потенциометра вертикального наведения (ВН) снимается сигнал, пропорциональный углу поворота рукояток ПУНа, а с потенциометра горизонтального наведения (ГН) - корпуса ПУНа. Сигналы поступают на вход приводов ВН и ГН, где сравниваются с сигналами соответствующих гиротахометров (ГТ ВН и ГТ ГН). Приводы ВН и ГН поворачивают оружие в направлении и со скоростью, соответствующими знаку и величине сформированных управляющих сигналов.

Гиротахометры предназначены для улучшения стабилизации оружия в пространстве, для компенсации колебаний носителя (ЕМ), в особенности при стрельбе в движении БМ.

При нажатии кнопки стрельбы на ПУНе осуществляется стрельба.

Использование заявляемых способов (вариантов) и реализующей их системы обеспечит по сравнению с существующими следующие преимущества.

1. Повышение точности и, соответственно, эффективности зенитного огня ЕМ при минимальных конструкторских доработках.

2. Подсказка по V_ц ^r (и Д_стр) упрощает работу оператора-наводчика. Это позволяет предъявлять менее жесткие требования к опытности и тренированности оператора.

Источники информации
1. Изделие IB539. техническое описание ПБА 3.031.039 ТО Тула, КБП, 1985, стр.12-16.

2. Комплекс вооружения 2К23 боевой машины пехоты БМП-3. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Тула, КБП, 1997, стр.1-10.

3. Патент России 2087832.

4. П.А. Грищук, К.В. Морозов "Корабельная зенитная артиллерия", М., изд. ДОСААФ СССР, 1991, стр.138-148.

5. Р. В. Мубарашкин, В.М. Балуев "Прицелы воздушной стрельбы", учебное пособие, М., изделие ВВИА им. Проф. Н.Е. Жуковского, 1968, стр.25-29, 80-97.

6. Уч. "Теория стельбы из танков" под ред. Н.И. Романова, М., Академия бронетанковых войск им. Маршала Малиновского Р. Я., 1973, стр. 315-328, прототип.

7. Патент России 2138757.

Изобретение относится к области вооружения и военной техники, в частности к защите боевой машины (БМ) от средств воздушного нападения (СВН), например, с помощью пулеметных (пушечных) установок. Технический результат - повышение эффективности стрельбы боевой машины по скоростной воздушной цели путем повышения точности стрельбы. Согласно изобретению способ включает обнаружение и опознавание цели, выбор соответствующего ракурсного кольца в зависимости от скорости и ракурса цели, совмещение с помощью пульта управления изображения цели с выбранным ракурсным кольцом с одновременным направлением движения изображения цели внутрь кольца, нажатие кнопки стрельбы на пульте управления при одновременном удержании точки наведения на цели, стрельбу. Согласно изобретению перед выбором ракурсного кольца сопровождают цель, снимая сигналы угловой скорости с датчиков угловой скорости и дальности до цели с дальномера, входящих в прицельно-навигационную систему БМ, а непосредственно после снятия сигнала с дальности определяют ракурсную скорость цели, исходя из математического соотношения, и выбирают положение точки наведения с учетом вычисляемой величины ракурсной скорости. Согласно изобретению также движение изображения цели направляют к пересечению горизонтального штриха, соответствующего дальности стрельбы с вертикальной осью, при этом дальность стрельбы определяют из математических соотношений. Согласно изобретению способ также включает обнаружение и опознавание цели, выбор соответствующего ракурсного кольца в зависимости от скорости и ракурса цели, совмещение с помощью пульта управления изображения цели с выбранным ракурсным кольцом с одновременным направлением движения изображения цели внутрь кольца, нажатие кнопки стрельбы на пульте управления при одновременном удержании точки наведения на цели, стрельбу. После обнаружения и опознавания цели вначале сопровождают цель перекрестием ракурсного прицела, снимая сигналы угловой скорости с датчиков угловой скорости и дальности до цели с дальномера, входящих в прицельно-навигационную систему БМ, и определяют скорость цели исходя из математических соотношений, а перед стрельбой и во время стрельбы замеряют только дальность до цели и определяют ракурсную скорость из математического соотношения, где скорость сближения определяют с помощью дифференцирующего сглаживающего фильтра по замерам дальности. Согласно изобретению в известную систему стрельбы БМ по воздушной цели, содержащую прицельно-навигационную систему, включающую в себя в том числе ракурсный прицел, прицел-прибор наводчика (ППН), дальномер, а также оператора-наводчика с пультом управления наводчика (ПУН), первый-второй выходы которого соединены соответственно с первым-вторым входами силовых приводов, первый-второй выходы которых соединены с пушечной или пулеметной установкой, дополнительно введены вычислитель и индикатор, при этом первый-третий входы вычислителя соединены с выходами прицельно-навигационной системы, а его выход соединен со входом индикатора, выход которого соединен с ракурсным прицелом. 4 с. и 1 з.п. ф-лы, 6 ил., 1 табл.

1. Способ стрельбы боевой машины (БМ) по воздушной цели, включающий обнаружение и опознавание цели, выбор соответствующего ракурсного кольца в зависимости от скорости и ракурса цели, совмещение с помощью пульта управления изображения цели с выбранным ракурсным кольцом с одновременным направлением движения изображения цели внутрь кольца, нажатие кнопки стрельбы на пульте управления при одновременном удержании точки наведения на цели, стрельбу, отличающийся тем, что перед выбором ракурсного кольца сопровождают цель, снимая сигналы угловой скорости ω_ZД, ω_УД с датчиков угловой скорости и дальности до цели Д с дальномера, входящих в прицельно-навигационную систему БМ, а непосредственно после снятия сигнала о дальности определяют ракурсную скорость цели из соотношения

где ω_ZД, ω_УД - угловая скорость линии визирования соответственно в вертикальном и горизонтальном каналах,

и выбирают положение точки наведения с учетом вычисляемой величины .

2. Способ стрельбы БМ по воздушной цели по п.1, отличающийся тем, что движение изображения цели направляют к пересечению горизонтального штриха, соответствующего дальности стрельбы Д_стр с вертикальной осью, при этом Д_стр определяют из соотношения

где Д(t_n) - последняя измеренная дальность;

Д(t_n-1)- предпоследняя измеренная дальность;

t - текущее время;

t_пол - полетное время;

t_n, t_n-1 - время соответственно последнего и предпоследнего замера дальности.

3. Способ стрельбы БМ по воздушной цели, включающий обнаружение и опознавание цели, выбор соответствующего ракурсного кольца в зависимости от скорости и ракурса цели, совмещение с помощью пульта управления изображения цели с выбранным ракурсным кольцом с одновременным направлением движения изображения цели внутрь кольца, нажатие кнопки стрельбы на пульте управления при одновременном удержании точки наведения на цели, стрельбу, отличающийся тем, что после обнаружения и опознавания цели сопровождают цель перекрестием ракурсного прицела, снимая сигналы угловой скорости ω_ZД, ω_УД с датчиков угловой скорости и дальности до цели Д с дальномера, входящих в прицельно-навигационную систему БМ, и при этом определяют текущую ракурсную скорость (t) из соотношений

где t_n, t_n-1 - время последнего и предпоследнего замера дальности;

ω_ZД (t_n), ω_УД (t_n) - угловая скорость линии визирования соответственно в вертикальном и горизонтальном каналах в момент последнего замера дальности t_n;

Д(t_n) - дальность до цели в момент последнего замера дальности t_n;

t - текущее время;

- ракурсная скорость в момент последнего и предпоследнего замера дальности, за время t_пер, необходимое для переброса оружия на угол упреждения, до начала стрельбы заканчивают сопровождение цели перекрестием прицела и выводят изображение цели на ракурсное кольцо, соответствующее , а при стрельбе удерживают на нем.

4. Способ стрельбы БМ по воздушной цели, включающий обнаружение и опознавание цели, выбор соответствующего ракурсного кольца в зависимости от скорости и ракурса цели, совмещение с помощью пульта управления изображения цели с выбранным ракурсным кольцом с одновременным направлением движения изображения цели внутрь кольца, нажатие кнопки стрельбы на пульте управления при одновременном удержании точки наведения на цели, стрельбу, отличающийся тем, что после обнаружения и опознавания цели вначале сопровождают цель перекрестием ракурсного прицела, снимая сигналы угловой скорости ω_ZД, ω_УД с датчиков угловой скорости, и дальности до цели Д с дальномера, входящих в прицельно-навигационную систему БМ, и определяют скорость цели V_ц из соотношений

- скорость сближения цели с носителем,

Д(t_n), Д(t_n-1) - дальность до цели соответственно при последнем и предпоследнем замере,

а перед стрельбой и во время стрельбы замеряют только дальность до цели и определяют ракурсную скорость из соотношения

где скорость сближения определяют с помощью дифференцирующе-сглаживающего фильтра по замерам дальности.

5. Система стрельбы по воздушной цели, содержащая прицельно-навигационную систему, включающую в себя в том числе ракурсный прицел, прицел-прибор наводчика (ППН), дальномер, а также оператора-наводчика с пультом управления наводчика (ПУН), первый-второй выходы которого соединены соответственно с первым-вторым входами силовых приводов, первый-второй выходы которых соединены с пушечной или пулеметной установкой, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены вычислитель и индикатор и Д_стр, при этом первый-третий входы вычислителя соединены с выходами прицельно-навигационной системы, а его выход соединен со входом индикатора, выход которого соединен с ракурсным прицелом.